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양극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지

  • 기술번호 : KST2018010398
  • 담당센터 : 대구기술혁신센터
  • 전화번호 : 053-550-1450
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 니켈계 리튬 금속 산화물에 대해, 고용량화 및 구조 안정화를 동시에 달성할 수 있는 농도구배 형태와, 1차 입자의 형태 및 크기를 적절히 제어할 수 있는 도핑 원소를 제시한다.
Int. CL H01M 4/36 (2006.01.01) H01M 4/525 (2010.01.01) H01M 4/131 (2010.01.01) H01M 10/0525 (2010.01.01) C01G 53/00 (2006.01.01)
CPC
출원번호/일자 1020187001915 (2017.12.08)
출원인 주식회사 포스코, 재단법인 포항산업과학연구원
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2018-0084727 (2018.07.25) 문서열기
공고번호/일자 문서열기
국제출원번호/일자 PCT/KR2017/014402 (2017.12.08)
국제공개번호/일자 WO2018117506 (2018.06.28)
우선권정보 대한민국  |   1020160177040   |   2016.12.22
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 국제출원
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2018.01.19)
심사청구항수 23

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 주식회사 포스코 대한민국 경상북도 포항시 남구
2 재단법인 포항산업과학연구원 대한민국 경북 포항시 남구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 남상철 서울 동대문구
2 이상혁 인천시 남동구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 유미특허법인 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로 ***, 서림빌딩 **층 (역삼동)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 주식회사 포스코 경상북도 포항시 남구
2 재단법인 포항산업과학연구원 경북 포항시 남구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허법 제203조에 따른 서면
[Patent Application] Document according to the Article 203 of Patent Act		 2018.01.19 수리 (Accepted) 1-1-2018-0068862-25
2 수리안내서
Notice of Acceptance		 2018.02.05 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2018-0020023-26
3 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2018.04.30 수리 (Accepted) 4-1-2018-5077322-80
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2019.02.25 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2019-0137596-63
5 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2019.04.24 수리 (Accepted) 1-1-2019-0424065-49
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2019.04.24 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2019-0424066-95
7 등록결정서
Decision to grant		 2019.07.02 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2019-0478466-90
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.09.25 수리 (Accepted) 4-1-2019-5200802-82
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.09.30 수리 (Accepted) 4-1-2019-5204006-48
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.10.10 수리 (Accepted) 4-1-2019-5211042-46
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
Zr 및 Al으로 도핑된 니켈계 리튬 금속 산화물 입자를 포함하되, 상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자는,니켈의 몰 함량이 일정한 영역인 코어부; 및상기 코어부의의 외면을 둘러싸고, 상기 코어부와의 경계면으로부터 최외각에 이르는 방향으로, 니켈의 몰 함량이 점진적으로 감소하는 농도 구배(gradient)가 존재하는 쉘부;로 이루어진 것이고,상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자 내 Zr : Al의 몰 비는, 15:1 내지 0
2 2
삭제
3 3
제1항에 있어서, 상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자 내 Zr의 도핑량은, 2,000 내지 5,000 ppm인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질
4 4
제1항에 있어서, 상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자 내 Al의 도핑량은, 100 내지 1,500 ppm인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질
5 5
제1항에 있어서,상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자는, 1차 입자 형태가 막대(rod) 형태인 것인,리튬 이차 전지용 양극 활물질
6 6
제5항에 있어서, 상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자는,D50 입경이 10 내지 30 ㎛인 대입경 니켈계 리튬 금속 산화물 입자이며, a축 결정 상수(lattice parameter)가 2
7 7
제5항에 있어서,상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자는, D50 입경이 10 내지 30 ㎛인 대입경 니켈계 리튬 금속 산화물 입자이며, c축 결정 상수(lattice parameter) 가 14
8 8
제5항에 있어서, 상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자의 결정 크기(Crystalline size)는,60nm 내지 200nm인 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질
9 9
제1항에 있어서, 상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자는 복수(plural)이며, 서로 다른 입경을 가진 2종의 상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자의 혼합물인 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질
10 10
제9항에 있어서, 상기 혼합물은, D50 입경이 10 내지 30 ㎛인 대입경 니켈계 리튬 금속 산화물 입자; 및D50 입경이 1 내지 6 ㎛인 소입경 니켈계 리튬 금속 산화물 입자;을 포함하는 것인,리튬 이차 전지용 양극 활물질
11 11
제10항에 있어서, 대입경 니켈계 리튬 금속 산화물 입자: 소입경 니켈계 리튬 금속 산화물 입자의 중량비는, 50 : 50 내지 90: 10인 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질
12 12
제1항에 있어서,상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자는, 하기 식 3의 값이 50% 이상인 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질:[식 3]상기 식 3에서, R2은 상기 니켈계 금속 산화물 입자 내 코어부의 반경이고, D2는 상기 니켈계 금속 산화물 입자 내 쉘부의 두께이다
13 13
제1항에 있어서,상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자의 평균 조성은,하기 화학식 4로 표시되는 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질:[화학식 4]상기 화학식 4에서, M1은, Mn, Mg, Sn, Ca, Ge, Ga, B, Mo 및 Nb을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 원소이고, M2는 Zr이고, M3는 Al이고, X는, F, N, 및 P을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 원소이며, w4, x4, y4, z4, 및 p4은, 각각 0 003c# w4 ≤ 0
14 14
제13항에 있어서, 상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자의 코어부 조성은,전 영역에서 하기 화학식 5로 표시되는 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질:[화학식 5]상기 화학식 5에서, M1은 Mn, Mg, Sn, Ca, Ge, Ga, B, Mo 및 Nb을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 원소이고, M2는 Zr이고, M3는 Al이고, X는, F, N, 및 P을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 원소이며, w5, x5, y5, z5, 및 p5 는, 각각 0 ≤ w5 ≤ 0
15 15
제14항에 있어서,상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자의 쉘부 조성은,상기 경계면에서 상기 화학식 5로 표시되고, 상기 최외각에서는 하기 화학식 6으로 표시되고, 상기 경계면으로부터 상기 최외각에 이르기까지 니켈(Ni), M1, M2 및 M3의 각 몰 함량이 점진적으로 변화하는 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질:[화학식 6]상기 화학식 6에서, M1은 Mn, Mg, Sn, Ca, Ge, Ga, B, Mo 및 Nb을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 원소이고, M2는 Zr이고, M3는 Al이고, X는, F, N, 및 P을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 원소이며, w6, x6, y6, z6, 및 p6 는, 각각 0 003c# w6 ≤ 0
16 16
제12항에 있어서,상기 식 3의 값이 75% 이상인 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질
17 17
제1항에 있어서,상기 쉘부의 외면을 둘러싸고, B, Mg, Zr, Al, Mn, Co, 또는 이들의 조합인 원소, 상기 원소의 산화물, 비정질 화합물, 리튬이온 전도성 산화물, 및 고분자 중 적어도 하나를 포함하는 코팅층;을 더 포함하는 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질
18 18
니켈 원료 물질, 이종 금속 원료 물질, 및 물을 포함하되, 상기 니켈 원료 물질의 몰 농도가 서로 다른 제1 금속염 수용액 및 제2 금속염 수용액을 각각 제조하는 단계;pH가 일정하게 유지되며 킬레이팅제가 공급되는 반응기에, 상기 제1 금속염 수용액을 일정한 속도로 공급하는 제1 공침 단계; 및상기 제1 공침 단계 이후, 상기 제1 금속염 수용액의 공급 속도를 점진적으로 감소시킴과 동시에, 상기 제2 금속염 수용액의 공급 속도를 점진적으로 증가시키는 제2 공침 단계;를 포함하며, 상기 제2 공침 단계에서 니켈계 금속 수산화물 입자를 수득하고, 상기 제2 공침 단계 이후, 상기 니켈계 금속 수산화물 입자, 리튬 원료 물질, Zr 공급 물질, 및 Al 공급 물질의 혼합물을 소성하여, Zr 및 Al으로 도핑된 니켈계 리튬 금속 산화물 입자를 수득하는 단계;를 포함하고,상기 니켈계 금속 수산화물 입자, 리튬 원료 물질, Zr 공급 물질, 및 Al 공급 물질의 혼합물 내 Zr 공급 물질: Al 공급 물질의 중량비를 25:1 내지 12:1로 제어하는 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법
19 19
삭제
20 20
제18항에 있어서, 상기 수득되는 니켈계 금속 수산화물 입자에 대한 하기 식 1의 값이 50% 이상이 되도록 상기 제1 공침 단계 및 상기 제2 공침 단계를 제어하는 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법:[식 1]상기 식 1에서, R1은 상기 니켈계 금속 수산화물 입자 내 코어부의 반경이고, D1는 상기 니켈계 금속 수산화물 입자 내 쉘부의 두께이다
21 21
제20항에 있어서,상기 제1 공침 단계 및 상기 제2 공침 단계는, 하기 식 2를 만족하도록 제어하는 것인, 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법:[식 2]상기 식 2에서, T1은 제1 공침 단계의 수행 시간이고, T2는 상기 제2 공침 단계의 수행 시간이다
22 22
제18항, 제20항 및 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공침 단계 이후, 상기 니켈계 금속 수산화물 입자, 리튬 원료 물질, Zr 공급 물질, 및 Al 공급 물질의 혼합물을 소성하여, Zr 및 Al으로 도핑된 니켈계 리튬 금속 산화물 입자를 수득하는 단계;는, 400 내지 600 ℃의 온도 범위에서 소성하는 제1 소성 단계;3 내지 7 ℃/min의 승온 속도로 승온시키는 승온 단계; 및700 내지 800 ℃의 온도 범위에서 소성하는 제2 소성 단계;를 포함하는 것인,리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법
23 23
제18항, 제20항 및 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자를 수득하는 단계; 이후에, 상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자의 외면을 둘러싸는 코팅층을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법
24 24
제23항에 있어서,상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자의 외면을 둘러싸는 코팅층을 형성하는 단계;는, 상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자 및 코팅 원료 물질을 혼합하는 단계; 및상기 니켈계 리튬 금속 산화물 입자 및 코팅 원료 물질의 혼합물을 열처리하는 단계;를 포함하는 것인,리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법
25 25
양극;음극; 및전해질을 포함하고, 상기 양극은, 제1항 및 제3항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 리튬 이차 전지용 양극 활물질을 포함하는 것인, 리튬 이차 전지
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